Structural Engineering (update เเนะนำตัวนายโสพล จุ้ยขำ)

วิศวกรรมโครงสร้าง (Structural Engineering)

เป็นสาขาหนึ่งของวิศวกรรมที่เกี่ยวข้องกับการวิเคราะห์และการออกแบบโครงสร้างที่รองรับหรือต้านหน่วยแรงที่เกิดขึ้นในวัสดุ, อาคาร, เครื่องจักรกล, ยานพาหนะ, อากาศยาน, และแม้แต่ยานอวกาศ
วิศวกรโครงสร้างเป็นธรรมดามากที่สุดที่จะมีส่วนร่วมกับการออกแบบอาคารและสิ่งปลูกสร้างขนาดใหญ่ที่ไม่ใช่อาคารแต่พวกเขายังสามารถมีส่วนร่วมกับการออกแบบเครื่องจักร, อุปกรณ์ทางการแพทย์, ยานพาหนะหรือรายการใด ๆ ที่ความสมบูรณ์ของโครงสร้างมีผลกระทบต่อการทำงานหรือความปลอดภัยของรายการนั้น ๆ วิศวกรโครงสร้างจะต้องให้แน่ใจว่าการออกแบบของพวกเขาตอบสนองกับกฏเกณฑ์การออกแบบที่กำหนดให้, ตั้งบนพื้นฐานของความปลอดภัย (เช่นโครงสร้างจะต้องไม่ยุบโดยไม่มีการเตือนตามกำหนด) หรือมีความสามารถการให้บริการและประสิทธิภาพการทำงาน (เช่นการแกว่งไปแกว่งมาของอาคารจะต้องไม่ทำให้เกิดความรู้สึกไม่สบายกับผู้อยู่อาศัย)

ทฤษฎีวิศวกรรมโครงสร้างจะยึดตามกฎทางกายภาพที่ถูกประยุกต์ใช้และความรู้เชิงประจักษ์ของประสิทธิภาพการทำงานของโครงสร้างของวัสดุและรูปทรงเรขาคณิตที่แตกต่างกัน การออกแบบทางวิศวกรรมโครงสร้างใช้ประโยชน์จากองค์ประกอบโครงสร้างที่เรียบง่ายหลายอย่างเพื่อสร้างระบบโครงสร้างที่ซับซ้อน วิศวกรโครงสร้างรับผิดชอบในการใช้เงินทุน, องค์ประกอบโครงสร้างและวัสดุด้วยความคิดที่สร้างสรรค์และมีประสิทธิภาพเพื่อที่จะบรรลุเป้าหมายเหล่านี้ แต่ในประเทศไทย เมื่อกล่าวถึงวิศวกรรมโครงสร้าง มักจะเข้าใจว่าเป็นวิศวกรรมที่เกี่ยวข้องกับ การวิเคราะห์, คำนวณ, การออกแบบอาคารและสิ่งก่อสร้างเท่านั้น โดยวิศวกรรมโครงสร้างที่วิเคราะห์และออกแบบในด้านเครื่องกลหรือสิ่งอื่น ๆ มักจะถูกเรียกแยกไปตามวิศวกรรมสาขานั้น ๆ เช่น วิศวกรรมยานยนต์, วิศวกรรมอากาศยาน เป็นต้น

การวิเคราะห์ใด ๆ ในงานวิศวกรรมโครงสร้าง

การวิเคราะห์ใดๆ ในงานวิศวกรรมโครงสร้าง จะแบ่งออกเป็น 3 ส่วน คือ

1.การวิเคราะห์แรงภายนอกที่กระทำกับ ชิ้นส่วน อาคารนั้น ๆ ที่ทำให้เกิด แรงดึง แรงอัด แรงเฉือน แรงบิด และโมเมนต์ดัด
    2.การวิเคราะห์แรงภายในที่เกิดขึ้นภายในวัสดุ ที่ถูกกระทำจากแรงภายนอก ที่ทำให้เกิดความเค้น (Stress) และความเครียด (Strain) รวมไปถึงการเสียรูป และการแอ่นตัว (Deflection) ของชิ้นส่วน
    3.การวิเคราะห์การเคลื่อนตัวของชิ้นส่วน เช่นการเสียรูป และการแอ่นตัว (Deflection) ของชิ้นส่วน

วิศวกรโครงสร้างรับผิดชอบในการออกแบบทางวิศวกรรมและการวิเคราะห์โครงสร้าง วิศวกรโครงสร้างระดับเริ่มต้นอาจจะออกแบบองค์ประกอบโครงสร้างของแต่ละส่วนของโครงสร้างใหญ่เช่นคาน, เสา, และพื้นของอาคาร วิศวกรที่มีประสบการณ์มากกว่าอาจจะรับผิดชอบในการออกแบบโครงสร้างและความสมบูรณ์ของระบบทั้งหมดเช่นอาคารทั้งอาคาร
วิศวกรโครงสร้างมักจะเชี่ยวชาญในสาขาเฉพาะอย่างเช่นวิศวกรรมสะพาน, วิศวกรรมอาคาร, อาคารท่อส่ง, โครงสร้างอุตสาหกรรม, หรือโครงสร้างเครื่องจักรกลพิเศษเช่นรถยนต์, เรือหรืออากาศยาน
วิศวกรรมโครงสร้างมีมาตั้งแต่มนุษย์เริ่มที่จะสร้างโครงสร้างของพวกเขาเอง มันกลายเป็นอาชีพที่ชัดเจนและเป็นทางการมากขึ้นกับวิวัฒนาการของวิชาชีพสถาปัตยกรรมที่แตกต่างจากวิชาชีพวิศวกรรมในช่วงการปฏิวัติอุตสาหกรรมปลายศตวรรษที่ 19 จนกระทั่งจุดนั้นสถาปนิกและวิศวกรโครงสร้างมักจะเป็นหนึ่งเดียวกัน - นักสร้างต้นแบบ ด้วยการพัฒนาความรู้เป็นพิเศษของหลายทฤษฎีโครงสร้างที่โผล่ออกมาในช่วงที่ 19 และต้นศตวรรษที่ 20 เท่านั้นที่ทำให้วิศวกรโครงสร้างมืออาชีพปรากฏแก่สายตา

บทบาทของวิศวกรโครงสร้างวันนี้เกี่ยวข้องกับความเข้าใจอย่างมีนัยสำคัญของการโหลดทั้งแบบคงที่และแบบไดนามิก และโครงสร้างที่จะต่อต้านพวกมัน, ความซับซ้อนของโครงสร้างที่ทันสมัยมักจะต้องมีความคิดสร้างสรรค์อย่างมากจากวิศวกรเพื่อให้มั่นใจว่าโครงสร้างจะสามารถรองรับและต่อต้านโหลดทั้งหลายที่พวกโครงสร้างจะต้องทำหน้าที่ วิศวกรโครงสร้างมักจะมีระดับปริญญาตรีหลักสูตรสี่หรือห้าปี, ตามด้วยอย่างน้อยสามปีของการปฏิบัติที่เป็นมืออาชีพก่อนที่จะได้รับการพิจารณาว่ามีคุณสมบัติครบถ้วน วิศวกรโครงสร้างได้รับอนุญาตหรือได้รับการรับรองจากสังคมการเรียนรู้และหน่วยงานกำกับดูแลที่แตกต่างกันทั่วโลก (เช่นสถาบันวิศวกรโครงสร้างในสหราชอาณาจักร) ขึ้นอยู่กับหลักสูตรปริญญาที่พวกเขาได้ศึกษามาและ/ หรือเขตอำนาจที่พวกเขากำลังมองหาใบอนุญาต, พวกเขาอาจจะได้รับการรับรอง (หรือได้รับอนุญาต) เป็นแค่วิศวกรโครงสร้าง, หรือวิศวกรโยธา, หรือเป็นทั้งวิศวกรโยธาและโครงสร้าง. อีกองค์กรระหว่างประเทศหนึ่งคือ IABSE (Internation Association for Bridge and Structural Engineering) จุดประสงค์ของสมาคมนี้คือเพื่อแลกเปลี่ยนความรู้และเพื่อก้าวไปสู่​​การปฏิบัติของวิศวกรรมโครงสร้างทั่วโลกในการให้บริการของวิชาชีพและสังคม

ประวัติศาสตร์ของวิศวกรรมโครงสร้าง
วิศวกรรมโครงสร้างย้อนกลับไป 2700 ปีก่อนคริสตกาล เมื่อปิรามิดขั้นบันไดสำหรับฟาโรห์ Djoser ถูกสร้างขึ้นโดย Imhotep วิศวกรคนแรกในประวัติศาสตร์ที่รู้จักชื่อ ปิรามิดเป็นโครงสร้างสำคัญที่พบมากที่สุดที่สร้างขึ้นโดยอารยธรรมโบราณเพราะรูปแบบโครงสร้างของปิรามิดมีเสถียรภาพโดยเนื้อแท้และเกือบไม่สามารถปรับขนาดให้แน่นอนได้ (ซึ่งตรงข้ามกับรูปแบบส่วนใหญ่ของโครงสร้างอื่น ๆ, ซึ่งไม่สามารถจะเพิ่มขนาดขึ้นเป็นสัดส่วนโดยตรงกับโหลดที่เพิ่มขึ้น)
อย่างไรก็ตาม มันเป็นสิ่งสำคัญที่จะสังเกตุว่าเสถียรภาพทางโครงสร้างของปิรามิดเบื้องต้นไม่ได้เป็นผลมาจากรูปร่างของมัน ความสมบูรณ์ของปิรามิดจะเป็นเหมือนเดิมตราบใดที่หินแต่ละก้อนมีความสามารถที่จะรองรับน้ำหนักของหินที่อยู่เหนือมัน บล็อกหินปูนถูกนำมาจากเหมืองใกล้สถานที่ก่อสร้าง. เนื่องจากแรงอัดของหินปูนอยู่ที่ประมาณ 30-250 MPa (MPa = Pa*10^6), บล็อกจะไม่พังลงมาภายใต้แรงอัด ดังนั้นความแข็งแรงของโครงสร้างของพีระมิดเกิดจากคุณสมบัติของหินที่ก่อกันขึ้นมามากกว่ารูปทรงเรขาคณิตของพีระมิด

ตลอดประวัติศาสตร์ยุคโบราณและยุคกลาง การออกแบบทางสถาปัตยกรรมและการก่อสร้างส่วนใหญ่ได้รับการดำเนินการโดยช่างฝีมือ, เช่นช่างก่ออิฐก่อหินและช่างไม้, ที่เติบโตขึ้นมาในบทบาทของผู้สร้างต้นแบบ. ทฤษฎีของโครงสร้างก็ยังไม่เกิดและความเข้าใจว่าโครงสร้างสามารถตั้งขึ้นได้อย่างไรถูกจำกัดอย่างมาก, และเกือบทั้งหมดขึ้นอยู่กับหลักฐานเชิงประจักษ์ของ'สิ่งที่เคยทำงานได้มาก่อน ความรู้ถูกเก็บรักษาไว้โดยสมาคมวิชาชีพและไม่ค่อยอัพเดทตามความก้าวหน้า โครงสร้างทั้งหลายถูกทำซ้ำ ๆ กันแต่เพิ่มขึ้นในขนาดที่ใหญ่ขึ้น
ไม่มีบันทึกว่าการคำนวณครั้งแรกของความแข็งแรงของโครงสร้างหรือพฤติกรรมของวัสดุโครงสร้าง, แต่อาชีพของวิศวกรโครงสร้างเป็นรูปเป็นร่างจริง ๆ ในช่วงการปฏิวัติอุตสาหกรรมและการประดิษฐ์ขึ้นใหม่ของคอนกรีต (ดูประวัติของคอนกรีต). วิทยาศาสตร์กายภาพที่อยูใต้วิศวกรรมโครงสร้างเริ่มที่จะได้รับการเข้าใจในยุคฟื้นฟูศิลปวิทยา (Renaissance) และมีการพัฒนามาตั้งแต่นั้นมาให้เป็นแอพพลิเคชั่นที่ทำโดยคอมพิวเตอร์ที่ถูกใช้เป็นหัวหอกในปี 1970s

ความรับผิดชอบของวิศวกรรมโครงสร้าง

1.วิเคราะห์และกำหนดโครงสร้างพื้นฐานของสิ่งก่อสร้าง
2.คำนวณความดัน ความเค้น ความแข็งเกร็งของส่วนประกอบแต่ละส่วนตัวอย่างเช่นขื่อประตูหรือเสา กล่วงคือต้องทำให้ส่วนประกอบมีประสิทธภาพเพราะขึ้นอยู่กับการใช้งานของมนุษย์และสภาพแวดล้อมต่างๆ
3.เข้าใจถึงความแข็งแรงของวัสดุต่างๆเพื่อให้ได้รู้ถึงการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างที่ต้องเจอในการออกแบบ

4.ติดต่อกับนักออกแบบคนอื่นๆโดยเฉพาะสถาปนิกเพื่อให้เขาการันตีความปลอดภัยและสอดคล้องกับคอนเส็ปของการก่อสร้าง

5.สามารถเขียนแบบ,รายละเอียดและโมเดลของสิงก่อสร้างได้
6.ทำงานกับวิศวกรปฐพีในด้านการสำรวจพื้นดินและวิเคราะห์ชนิดของดินตัวอย่าง

ความเชี่ยวชาญในด้านต่างๆ

วิศวกรรมโครงสร้างอาคารรวมถึงวิศวกรรมโครงสร้างทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับการออกแบบอาคาร, มันเป็นสาขาหนึ่งของวิศวกรรมโครงสร้างที่ใกล้เคียงกับงานสถาปัตยกรรม

1.โครงสร้างอาคาร

วิศวกรรมโครงสร้างอาคารเบื้องต้นจะขับเคลื่อนโดยการจัดการความคิดสร้างสรรค์ของวัสดุและรูปแบบและความคิดทางคณิตศาสตร์และวิทยาศาสตร์พื้นฐานที่จะบรรลุวัตถุประสงค์ปลายสุดที่ตอบสนองความต้องการตามหน้าที่ของมันและมีความปลอดภัยด้านโครงสร้างเมื่อต้องแบกโหลดทั้งหมดที่มันอาจถูกคาดหวังที่จะได้สัมผัส. สิ่งนี้ค่อนข้างจะแตกต่างจากการออกแบบทางสถาปัตยกรรมซึ่งถูกผลักดันโดยการจัดการที่สร้างสรรค์ของวัสดุและรูปแบบ, มวล, พื้นที่, ปริมาณ, เนื้อหาและแสงสว่างเพื่อให้บรรลุจุดสิ้นสุดซึ่งเป็นความงาม, หน้าที่การทำงานและมักจะเป็นศิลปะ.
สถาปนิกมักจะเป็นนักออกแบบอาคารผู้นำ, ที่มีวิศวกรโครงสร้างที่ได้รับการว่าจ้างให้เป็นที่ปรึกษาย่อย. ปริมาณที่แต่ละสาขาจะนำ​​การออกแบบได้จริงขึ้นอยู่อย่างมากกับชนิดของโครงสร้าง. หลายโครงสร้างมีโครงสร้างที่ง่ายและถูกนำโดยสถาปัตยกรรม, เช่นอาคารสำนักงานและบ้านที่อยู่อาศัยหลายชั้น, ในขณะที่โครงสร้างอื่น ๆ, เช่นโครงสร้างความตึง Thin-shell structure และ gridshell ที่ขึ้นอยู่อย่างมากกับรูปแบบของพวกมันเพื่อความแข็งแรงของพวกมันเอง, และวิศวกรอาจจะมีอิทธิพลที่มีนัยสำคัญมากขึ้นต่อรูปแบบ, ด้วยเหตุนี้ความงามจึงมีมากกว่าสถาปัต
การออกแบบโครงสร้างอาคารต้องให้แน่ใจว่าอาคารจะสามารถตั้งตรงได้อย่างปลอดภัย, สามารถทำงานได้โดยไม่มีการโก่งตัวหรือการเคลื่อนไหวมากเกินไปซึ่งอาจก่อให้เกิดความเมื่อยล้าขององค์ประกอบโครงสร้าง, การแตกร้าวหรือความล้มเหลวของอุปกรณ์, ส่วนติดตั้งหรือผนังกั้นห้อง, หรือไม่สบายสำหรับผู้อยู่อาศัย มันจะต้องรับผิดชอบสำหรับการเคลื่อนไหวและแรงเนื่องจากอุณหภูมิ, การคืบ, การแตกและโหลดที่ทับอยู่ข้างบน นอกจากนี้ยังต้องให้แน่ใจว่าการออกแบบสามารถสร้างได้จริงภายในความคลาดเคลื่อนที่ยอมรับได้ของการผลิตวัสดุ มันจะต้องยอมให้สถาปัตยกรรมในการทำงาน, และบริการของอาคารเพื่อให้เหมาะพอดีกับภายในอาคารและการทำงานตามหน้าที่ (เครื่องปรับอากาศ, การระบายอากาศ, สารสกัดจากควัน, ไฟฟ้า, แสงสว่างและอื่นๆ) การออกแบบโครงสร้างของอาคารที่ทันสมัย​​สามารถที่ซับซ้อนอย่างสุดขั้ว, และมักจะต้องการทีมงานขนาดใหญ่เพื่อให้เสร็จสมบูรณ์
ความพิเศษของวิศวกรรมโครงสร้างอาคารรวมถึง:
วิศวกรรมแผ่นดินไหว
วิศวกรรม ส่วนหน้าของอาคาร
วิศวกรรมไฟ
วิศวกรรมหลังคา
วิศวกรรมอาคารสูง
วิศวกรรมลม

2.โครงสร้างทางวิศวกรรมแผ่นดินไหว

วัตถุประสงค์หลักของวิศวกรรมแผ่นดินไหวคือเพื่อเข้าใจปฏิสัมพันธ์ของโครงสร้างกับการสั่นของพื้นดิน, คาดการณ์ผลที่ตามมาของการเกิดแผ่นดินไหวที่เป็นไปได้, และออกแบบและสร้างโครงสร้างที่จะคงทนในระหว่างการเกิดแผ่นดินไหว

3.โครงสร้างทางวิศวกรรมโยธา

วิศวกรรมโครงสร้างโยธารวมถึงวิศวกรรมโครงสร้างทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับการสร้างสภาพแวดล้อม ซึ่งจะประกอบด้วย
สะพาน,เขื่อน,งานดิน,ฐานราก,โครงสร้างนอกชายฝั่ง,ท่อส่ง,สถานีพลังงาน,รางรถไฟ,โครงสร้างยึดและกำแพง,ถนน,อุโมงค์,ทางน้ำ,โครงสร้างพื้นฐานของน้ำและน้ำเสีย
วิศวกรโครงสร้างเป็นผู้นำนักออกแบบสำหรับโครงสร้างเหล่านี้และมักจะออกแบบแต่เพียงผู้เดียว ในการออกแบบโครงสร้างเช่นนี้ ความปลอดภัยของโครงสร้างมีความสำคัญยิ่ง (ในสหราชอาณาจักร การออกแบบเขื่อน, โรงไฟฟ้านิวเคลียร์และสะพานจะต้องมีการลงนามโดยวิศวกรผู้มีใบอนุญาต)
โครงสร้างวิศวกรรมโยธามักจะประสพกับแรงที่รุนแรงสุดขั้ว, เช่นการเปลี่ยนแปลงขนาดใหญ่ในอุณหภูมิ, โหลดแบบไดนามิกเช่นคลื่นหรือการจราจร, หรือแรงกดดันสูงจากน้ำหรือก๊าซที่ถูกบีบอัด. นอกจากนี้ มันยังมักจะถูกสร้างในสภาพแวดล้อมที่กัดกร่อน, เช่นในทะเล, ในโรงงานอุตสาหกรรมหรือใต้ดิน

4.โครงสร้างเครื่องกล

หลักการของวิศวกรรมโครงสร้างถูกนำมาใช้กับความหลากหลายของโครงสร้างของเครื่องจักรกล (ที่เคลื่อนที่ได้) การออกแบบโครงสร้างคงที่ถือว่าพวกมันมีรูปทรงเรขาคณิตที่เหมือนกันเสมอ (ในความเป็นจริง, โครงสร้างที่เรียกว่าคงที่สามารถเคลื่อนที่อย่างมีนัยสำคัญ, และการออกแบบโครงสร้างทางวิศวกรรมจะต้องนำสิ่งนี้มาพิจารณาถ้าจำเป็น), แต่การออกแบบของโครงสร้างที่เคลื่อนที่ได้หรือกำลังเคลื่อนที่ต้องพิจารณาความล้า, การแปรเปลี่ยนในวิธีการที่โหลดจะถูกแรงต้านและการโก่งตัวของโครงสร้างอย่างมีนัยสำคัญ

5.โครงสร้างการบินและอวกาศ

โครงสร้างการบินและอวกาศมีหลายประเภทรวมถึงยานส่ง (Atlas, เดลต้า, ไททัน), ขีปนาวุธ (ALCM, Harpoon), ยานเหนือเสียง (กระสวยอวกาศ), เครื่องบินรบ (F-16, F-18) และเครื่องบินพาณิชย์ (โบอิ้ง 777, MD-11) โครงสร้างการบินและอวกาศมักจะประกอบด้วยแผ่นบางที่มีแผ่นเสริมแรงสำหรับพื้นผิวภายนอก, ผนังที่แบ่งตัวเครื่องบินออกเป็นส่วน ๆ และกรอบเพื่อรองรับรูปร่างและตัวยึดเช่นการเชื่อม, หมุด, สกรูและน็อตที่ยึดชิ้นส่วนต่าง ๆ เข้าด้วยกัน

6.โครงสร้างระดับนาโน

โครงสร้างนาโนเป็นวัตถุที่มีขนาดกลางระหว่างโครงสร้างโมเลกุลและต้องส่องกล้องจุลทรรศน์ (ขนาดไมโครเมตร)

7.วิศวกรรมโครงสร้างวิทยาศาสตร์การแพทย์

อุปกรณ์ทางการแพทย์ (ที่เรียกกันว่า Armamentarium) ถูกออกแบบมาเพื่อช่วยในการวินิจฉัย, การตรวจสอบหรือการรักษาสภาวะทางการแพทย์

มีหลายประเภทขั้นพื้นฐานคือ: อุปกรณ์การวินิจฉัยรวมถึงเครื่องถ่ายภาพทางการแพทย์, ที่ใช้เพื่อช่วยในการวินิจฉัยโรค; อุปกรณ์รวมถึงปั๊มฉีดเข้าหลอดเลือด, เลเซอร์ทางการแพทย์และการรักษาด้วยวิธีการผ่าตัดด้วย LASIK; การตรวจสอบทางการแพทย์ยอมให้เจ้าหน้าที่ทางการแพทย์ในการวัดสภาวะทางการแพทย์ของผู้ป่วย. จอภาพอาจวัดสัญญาณชีพผู้ป่วยและพารามิเตอร์อื่น ๆ รวมถึงคลื่นไฟฟ้าหัวใจ, คลื่นไฟฟ้าสมอง, ความดันโลหิตและก๊าซที่ละลายในเลือด; อุปกรณ์วินิจฉัยทางการแพทย์ยังอาจใช้ในบ้านเพื่อจุดประสงค์บางอย่าง, เช่น สำหรับการควบคุมโรคเบาหวาน. ช่างเทคนิคอุปกรณ์ชีวการแพทย์ (BMET) เป็นส่วนประกอบที่สำคัญของระบบการจัดส่งการดูแลสุขภาพ ถูกจ้างเบื้องต้นโดยโรงพยาบาล, BMETs เป็นคนที่รับผิดชอบในการบำรุงรักษาอุปกรณ์สิ่งอำนวยความสะดวกทางการแพทย์

เงินเดือน

- สำหรับวิศวกรจบใหม่อัตราเงินเดือนจะอยู่ที่ปีละ 836,000 บาท ถึง 1,064,000 บาทต่อปี
- สำหรับวิศวกรที่มีประสบการณ์อย่างน้อย 3 ปี จะอยู่ที่ปีละ 1,026,000 บาท ถึง 1,330,000 บาทต่อปี
- สำหรับวิศวกรอาวุโส หรือ ผู้มีความชำนาญการพิเศษ จะอยู่ที่ปีละ 1,520,000 บาท ถึง 2,660,000 บาทต่อปี

สมาชิกในกลุ่ม

1. นายศุภกร  ครองชื่น

2.นายโสพล  จุ้ยขำ

3.นายสพล  มาสุข